Apport de la microscopie à effet tunnel à la caractérisation d'interfaces molécule-métal à fort transfert de charge

Cette thèse est une investigation sur les propriétés électroniques et structurales des interfaces molécule-métal à fort transfert de charge. La maîtrise des aspects fondamentaux qui entourent ce type d'interface est nécessaire au développement de dispositifs moléculaires, surtout dans l'optique de former des contacts molécule-métal de qualité. Parmi ces aspects fondamentaux, on retrouve l'adsorption de molécules sur une surface métallique qui implique généralement un mécanisme de transfert de charge bidirectionnel. Ce mécanisme se décrit par un mélange complexe entre les orbitales de la molécule organique et celles des atomes métalliques de la surface. Ce mélange d'orbitales peut induire l'accumulation de charge partielle sur l'un des constituants et provoquer la déformation structurale de l'interface molécule-surface. Il existe plusieurs exemples dans la littérature qui témoignent de déformations moléculaires voire parfois de reconstruction de surface dont l'amplitude semble être reliée à la force de l'interaction molécule-surface ainsi qu'au transfert de charge constaté au sein de cette interface. Afin d'aborder l'importance du transfert de charge sur les propriétés de l'interface, nous avonsétudié l'interaction de la molécule de tétracyanoéthylène (TCNE) avec différentes surfaces de cuivre. Concernant le TCNE, une molécule fortement électrophile, il apparaît comme un candidat idéal pour investiguer l'influence de fort transfert de charge sur les propriétés électroniques et structurales d'interfaces molécule-surface. En effet, les complexes de TCNE avec plusieurs métaux de transition exhibent un comportement magnétique à température ambiante qui corrobore un changement très significatif de la charge résiduelle sur la molécule de TCNE. L'adsorption des molécules de TCNE sur les surfaces de Cu(100) et de Cu(111) a été étudiée par imagerie à effet tunnel (STM) et par calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec l'approximation de la densité locale (LDA). Les calculs DFT-LDA ont permis de déterminer la structure géométrique et la structure électronique des interfaces étudiées. Une analyse de Mulliken a permis d'évaluer la charge nette partielle sur les espèces adsorbées. Les diagrammes de densité d'états (DOS) ont fourni l'information nécessaire sur la nature des orbitales frontières impliquées dans le transfert de charge à l'interface molécule-métal. Afin de valider les observations théoriques, une étude comparative a été réalisée entre des images STM obtenues par simulation et des images STM expérimentales produites par nos collaborateurs. Les images STM théoriques ont été calculées avec le logiciel spags-stm en utilisant le formalisme de transport électronique de Landauer-Büttiker avec un hamiltonien semi-empirique basé sur la théorie d'Hückel étendue (EHT) et paramétrisé à l'aide de calculs DFT. Dans le développement du logiciel spags-stm, nous avons créé un module de discrétisation du domaine d'imagerie et permet une génération rapide des images STM. Ce module est basé sur un